清华科技福建项目中心重点推广成果

1、PAGE 19 -清华科技福建项目中心 重点推广项目清华科技福建项目中心重点推广成果TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc128822474 (一)、废旧塑料和木粉生产木塑复合材料 PAGEREF _Toc128822474 h - 1 - HYPERLINK l _Toc128822475 (二)、电电子废料料再资源源化工艺艺及装备备研究 PAGEREF _Toc128822475 h - 66 - HYPERLINK l _Toc128822476 (三)、废废轮胎制制油和超超细碳黑黑填料的的无污染染生产技技术 PAGEREF _Toc128822476 h -

2、77 - HYPERLINK l _Toc128822477 (四)、微微晶二元元胶凝材材料（凝凝石）及及其清洁洁制备技技术 PAGEREF _Toc128822477 h - 88 - HYPERLINK l _Toc128822478 (五)、CCu(IIn,GGa)SSe2 薄膜太太阳能电电池 PAGEREF _Toc128822478 h - 88 -(一)、废废旧塑料料和木粉粉生产木木塑复合合材料1 成果简简介随着石油化化工、塑塑料工业业的飞速速发展，工工业塑料料垃圾、民民用塑料料废弃物物的大量量产生。这这些废弃弃物在严严重威胁胁着人们们的生活活环境，俗俗称的白白污染也也在严重重威胁

3、着着河流和和海洋。林林业和农农村的纤纤维类的的废弃物物也在大大量产生生，如锯锯末、树树枝、稻稻草、稻稻糠、玉玉米杆、竹竹子等，大大多数被被抛弃或或焚烧，也也构成环环境污染染的因素素。另一一方面，随随着生活活水平的的改善，我我国木材材需求量量剧增。2003 年中国的木材需求量达12290 万立方米，国内林业远远不能满足。以塑代木，特别是以废塑料和废植物为原料，制备替代木材的木塑复合材料是解决环保和木材紧张的重要的途径。我们在废旧塑料和植物类物料微细粉碎和表面改性处理成果的基础上，实现了高木粉填充量木塑复合材料的生产，达到了环境保护和变废为宝的双重目的。什么是木塑塑（或塑塑木）复复合材料料：木塑复

4、合材材料是将将废旧塑塑料和废废旧木材材，包括括锯末、木木材枝杈杈、糠壳壳、稻壳壳、农作作物秸秆秆、花生生壳等以以一定的的比例，添添加特殊殊的加工工助剂，经经高温高高压处理理后制成成结构型型材，属属于基础础工业原原料。它它可以直直接挤出出制品或或将型材材再装配配成最终终产品如如托盘或或包装箱箱。从总总体上看看，这种种新型木木塑复合合材料具具有5大大特点：机械性性能好，998%的的原料为为废旧材材料，且且价值便便宜，可可制成各各种截面面形状尺尺寸的制制品，而而且使用用维修简简单，可可锯、可可刨、可可钉；产产品可1100的回收收再利用用；产品品不怕虫虫蛀、不不长真菌菌、抗强强酸强碱碱、不吸吸水分、不

5、不易变形形等。因因此研制制和尽快快生产这这种新型型的绿色色环保材材料具有有及其现现实和深深远的意意义。该技术已经经在张家家港等地地建成工工业化生生产线，生生产公园园景观、庭庭院装饰饰、道路护栏等各各类木塑塑材料。制制成品的的物理机机械性能能与木制制品相媲媲美，具具有良好好的木质质感，并并有许多多木材材材料所没没有的特特性，克克服了木木质材料料吸水率率高，易易形变开开裂，易易被虫蛀蛀霉变的的缺点。由由于生产产原料中中废弃资资源的利利用比例例高达995以以上，因因此本项项目可大大大提高高废弃资资源的综综合利用用率。大大大降低低因废弃弃资源处处理不当当给环境境造成的的严重损损害、对对国家的的环镜综综

6、合整治治工程具具有十分分明显的的促进作作用。2、成果鉴鉴定情况况鉴定编号:鉴字教SWW20005第第0811号鉴定日期：20005年112月115日鉴定内容：木粉粉表面包包覆改性性与塑木木复合技技术是是由清华华大学、江江苏联冠冠科技发发展有限限公司、山山东滨州州华晨新新型建材材有限公公司自220022年初合合作完成成的项目目。于220055年122月155日在清清华大学学通过教教育部组组织的技技术鉴定定。塑木复合材材料是指指利用废废弃木质质纤维资资源和废废弃塑料料资源，经经混炼加加工制成成的新型型环境友友好材料料。该材材料的特特性集木木材和塑塑料的优优点于一一体，在在工业包包装、户户外景观观美

7、化、化化工海洋洋防腐等等领域替替代木材材、钢材材和树脂脂，有着着独特和和广泛的的用途。该该技术的的研究开开发对废废弃资源源材料化化利用、带带动农副副产品深深加工以以及为工工业和生生活提供供价廉物物美的新新材料具具有重要要意义，该该技术也也必将成成为整个个循环经经济中的的一个重重要环节节。目前，现有有的塑木木复合材材料制备备技术主主要存在在以下问问题：(1)熔熔融挤出出体系粘粘度大、工工艺差、能能耗高，难难以形成成光滑的的表面；（2）现现有塑木木复合材材料的力力学性能能、耐热热、耐候候性等尚尚待提高高；(33)常用用塑料共共混设备备难以满满足高质质量塑木木产品的的要求。 针对上述这这些问题题清华

8、大大学与企企业组成成联合攻攻关队伍伍，进行行了深入入、系统统的研究究，研制制成功系系列塑木木复合材材料生产产设备和和木粉的的包覆挤挤出技术术。该技术的主主要特点点是：采采用滑石石粉包覆覆木粉，再再与废旧旧塑料一一起通过过专用的的塑木加加工设备备加工成成塑木复复合材料料。(1)在纤纤维表面面包覆超超细滑石石粉可以以减少复复合材料料挤出成成型过程程的内阻阻力，达达到改善善加工工工艺、提提高材料料性能的的效果。(2)由于于添加了了滑石粉粉，降低低了粘度度和能耗耗，提高高了材料料的力学学和耐侯侯、耐热热性能。(3)以计计算机辅辅助塑料料模具分分析软件件设计的的复合材材料型材材挤出专专用模具具，在成成型

9、过程程中可有有效提高高产品的的机械性性能、尺尺寸精度度及生产产效率。 (4)该系系列设备备设计合合理，结结构紧凑凑，操作作简单，生生产过程程采用全全电脑控控制，自自动化程程度高、无无污染、噪噪音低、单单机产量量高，挤挤出速度度达到同同类产品品的国际际先进水水平。该该滑石包包覆木粉粉技术属属于原创创性发明明，该加加工系统统在国内内外同类类技术中中处于先先进水平平。目前已有44 家企企业采用用了该技技术，通通过技术术的不断断完善，必必将具有有广泛的的应用对对象和广广阔的市市场前景景。主要技术指指标力学性性能单位性能指标弯曲弹性性模量GPa3.6-44.2弯曲断裂裂强度MPa48.8-52.6断裂伸

10、长长率%3.6-44.2压缩弹性性模量GPa1.2-11.8压缩强度度MPa30.0-40.0无缺口冲冲击强度度J/m163.99-1779.55线性热膨膨胀系数数Mm/mmm/3.5110-55来源：教育育部科技技发展中中心发布时时间：220066年1月月4日3、相关材材料：包装托托盘等制制品生产产工艺及及设备 (1)、工艺艺流程： 废旧塑料破碎及粉碎废旧塑料破碎及粉碎锯末及秸秆亚麻杆棉花杆等的粉碎原材料的处理木粉与塑料高速混合处理锥形双螺杆挤出机排气造粒专用螺杆挤出机挤出异性材异性材模具冷却定型装置牵引机定长裁断机组装成托盘或包装箱（各种规格尺寸的包装托盘）1-22-33-414-5(2)

11、、 生产设设备：生生产木塑塑托盘等等包装或或建材整整个生产产线设备备组成： = 1 * GB3 废旧塑塑料破碎碎机 = 2 * GB3 废旧塑塑料粉碎碎机 = 3 * GB3 木粉粉粉碎机 = 4 * GB3 高速混混合处理理机 = 5 * GB3 锥形双双螺杆挤挤出机排排气造粒粒机 = 6 * GB3 挤出结结构异型型材生产产线，包包括：AA：适合合高填充充，高粘粘度挤出出锥形双双螺杆挤挤出机：6551332 BB：三套套异型材材模具及及冷却定定型装置置；C：冷却定定型台；D：牵牵引机；E：裁裁断机；F：翻翻转架(3)、托托盘规格格：将制制备好的的木塑复复合材料料加入到到单螺杆杆挤出机机中进

12、行行异型材材挤出，冷冷却定型型，得到到的异型型材制品品进行定定长切割割，将三三种不同同的型材材（面板板，底板板及纵梁梁）通过过螺钉组组合成各各种规格格的托盘盘制品和和各种尺尺寸的包包装箱。(4)、木木塑复合合材料性性能表1 复复合材料料的物理理性能项目单位测试标准数值比重g/m3GB103330.961.11线胀系数（220）Mm/mmm/GB103363.5110-55吸潮性%0.1吸水性（224小时时水中）（光光面）%0.2木塑材料表表面电阻阻率GB14110-889810013紫外线老化化率微米/年50566表2 复复合材料料的机械械性能项目单位测试标准低值高值断裂伸长率率%GB/T11

13、04003.03.6抗弯模量GPaGB93441-8882.53.1抗弯强度MPaGB93441-8884048.8压缩模量GPaGB/T1104111.01.2压缩强度MPaGB/T11041125.030.0无缺口Izzod冲冲击强度度J/mGB/T118433155.0016.9螺钉拔出力力（4.4mmm直径225.44mm深深）Kg3003320（5mm螺钉）表3 11.01.22米木塑塑托盘性性能性能数值托盘指标比重（克/厘米33）0.961.11废旧PE、锯锯木粉、秸秸秆粉、花花生壳，特特殊粘结结剂等吸水性（224小时时水中）0.2现有型材尺尺寸宽6144cm高1.510ccm长度

14、无限制制抗弯，抗压压强度与硬木相当当冲击强度能经受搬运运过程中中各种冲冲击工作温度-2545托盘重量kkg17355结构尺寸公差小，稳稳定性高高标准托盘承承载2-5吨常见托盘规规格（米米）1.000.8 1.011.01.011.1 1.011.21.011.4 1.111.11.211.0 3.033.0货架承载1-2吨最大变形量量（cmm）（载载荷3-5吨）常温静载0.445静载载1.3动载0.4可回收性100(5)、木木塑复合合材料的的应用前前景 我我国是一一个木材材资源贫贫乏的国国家，森森林覆盖盖率122.7，人均均森林蓄蓄积量110立方方米，人人均木材材消耗水水平不足足0.005立方

15、方米/年年，分别别低于世世界平均均值222，每每年要进进口木材材500010000万万立方米米；我国国钢产量量也不高高，人均均仅为美美日等国国的几分分之一，缺缺口比较较大。因因此迫切切需要以以塑代钢钢，创造造“第二二森林”，将将成为一一个长期期的技术术政策。据美国专家家市场公公司预测测，木塑塑复合材材料制品品在北美美的市场场最终容容量就可可达10000万万吨/年年。目前前木塑复复合材料料制品年年增长率率已高达达60。在我我国，若若能将每每年回收收的近2200万万吨的各各种废旧旧塑料全全部用于于生产各各种木塑塑制品，产产量可达达50007000万吨吨，工艺艺产值近近3000亿元。按按照中国国市场

16、与与北美市市场规模模相当且且比北美美更缺乏乏木材的的前提，预预计木塑塑材料将将在中国国以年增增长率550以以上速度度发展，最最终将形形成年产产10000多万万吨的一一个庞大大的新型型工业体体系。生产木塑制制品，原原料充足足，制品品技术性性能可靠靠，价格格低廉，只只要各行行各业大大力协作作，加快快木塑制制品的研研究、推推广，制制品的应应用范围围是相当当广泛的的，见下下表所示示： 木塑制品品的应用用应用领域主要具体应应用家具桌椅板凳，沙沙发，床床柜，书书架，衣衣服箱，茶茶几，屏屏风，盆盆架，刀刀柄，盘盘，栅，报纸架架等建筑活动房屋，窗窗框，门门板，门门槛，混混凝土模模板，楼楼梯把手手，墙壁壁，天棚

17、棚，装饰各种异异型材，地地板等工业化工及公共共场所的的耐腐工工棚，装装饰板，地地板，通通道，台台架以及及铸造模模型，机器罩，水水泵壳，电电器用材材等车辆船舶汽车等内装装材，风风扇罩，仪仪表架等等部件，大大车内装装材，船船舶内装装和隔热热材等包装运输各种规格的的工业用用托盘以以及各种种搬运周周转箱，插插车货板板等其他农用大棚支支架及用用桶，钓钓鱼用舢舢板，水水产箱，数数学用品品，枪托托，球拍拍，滑雪板，高高尔夫球球棒，舞舞台用品品以及各各种模型型等4、相关鼓鼓励政策策该成果符合合“中华人人民共和和国国家家发展和和改革委委员会、中中华人民民共和国国科学技技术部、国国家环境境保护总总局”20005年

18、665号文文件-国国家鼓励励发展的的资源节节约综合合利用和环境保保护技术术（综合合利用部部分）第第52项项技术利用城城市垃圾圾中混杂杂废塑料料制造代代木材料料的技术术(二)、电电子废料料再资源源化工艺艺及装备备研究1 成果简简介我国设备资资产有几几万亿元元，每年年因磨损损和腐蚀蚀使设备备停产、报报废所造造成的损损失愈千千亿元。大大量设备备的报废废对环境境和资源源造成巨巨大压力力。再制制造就是是以先进进技术和和产业化化生产为为手段，修修复和改改造废旧旧机电设设备，使使之恢复复性能甚甚至获得得新的性性能，延延长设备备使用寿寿命。再再制造在在节能、节节材、降降耗、减减少污染染和提高高经济效效益上的的

19、作用是是巨大的的。美国国有488万人从从事再制制造，每每年可创创造5330亿美美元的产产值。研研发废旧旧设备的的再制造造技术，并并将再制制造发展展成一个个新产业业，是我我国作为为一个设设备大国国发展绿绿色投资资的应有有之举。我国已进入电器废弃的高峰期，每年估计报废500万台电视机、400万台冰箱、600万台洗衣机，未来510年电脑报废量也将达到每年500万台以上。电子垃圾主要由金属、玻璃和塑料构成，还含有很多有毒有害化学品。清华大学环境科学与工程院院长郝吉明告诉记者：进行填埋和焚烧不仅污染环境，而且浪费资源，应立即着手开发和推广电子垃圾资源化的先进设备和工艺，从不能再利用的电子垃圾中，低成本，

20、低污染，高效率地回收金属、塑料、玻璃等原料投入再生产，将电子垃圾资源化发展成为一个规范的现代化产业。在这样的情情况下，清清华大学学在国家家8633 项目目的支持持下，进进行了电电子废料料的再资资源化工工艺和装装备的研研究。结结合我国国电子废废料的处处理现状状，借鉴鉴并吸收收了国内内外有关关电子废废料再资资源化方方面的经经验和技技术，通通过选取取电子产产品的基基础部件件印刷电电路板为为研究对对象，进进行电子子废料再再资源化化工艺和和设备的的研究工工作，并并取得了了丰硕的的研究成成果。成功开发了了电子废废料的物物理再资资源化工工艺和相相关的配配套回收收设备。该该工艺已已经获得得了国家家的发明明专利

21、授授权书，配配套设备备也进入入了工业业化推广广阶段。该再资源化化工艺回回收效率率高，具具有良好好的环境境性，其其中的金金属和非非金属分分离率达达到了995%以以上，整整个工作作过程封封闭循环环运行。2 效益分分析对于年处理理量为110000 吨废废弃电路路板的规规划，主主要设备备投资约约70 万元，预预计当年年可回收收成本并并获得丰丰厚的利利润。目前，我国国电子废废料的工工业化处处理设施施的建设设还很薄薄弱，而而日益严严峻的电电子废料料污染问问题迫切切需要高高效、无无污染的的处理工工艺和设设备。本本研发中中心开发发的废弃弃电路板板物理再再资源化化工艺和和专门的的处理设设备，非非常适合合我国的的

22、国情，投投资小且且回收周周期短，收收益高，具具有很好好的应用用和投资资前景。(三)、废废轮胎制制油和超超细碳黑黑填料的的无污染染生产技技术1 成果简简介废旧轮胎是是现代化化社会的的公害，如如何使日日益俱增增的废旧旧轮胎资资源得到到绿色循循环利用用，一直直是世界界各国共共同努力力的问题题。我们们结合国国内外先先进技术术，在清清华大学学多学科科优势的的基础上上，与企企业合作作开发了了新型的的工艺技技术，并并实现废废轮胎制制备燃油油和超细细碳黑填填料无二二次污染染加工技技术的工工业化。裂裂解橡胶胶后生成成炭黑主主要用于于汽车轮轮胎、制制鞋和橡橡胶杂件件等制品品，用途途广泛，用用量很大大。但该该炭黑填

23、填料是通通用炭黑黑价格的的一半以以下，可可达到半半补强碳碳黑的效效果。因因此，可可大大降降低橡胶胶制品的的成本，能能够占领领较大的的市场份份额。橡胶裂解后后生成的的燃油，可可作陶瓷瓷、化工工等工厂厂的窑炉炉燃料，精精制分馏馏后产品品可达到到精炼油油国标，使使用范围围更广泛泛。在目目前国际际市场燃燃油价格格居高不不下，而而各行各各业对燃燃油需求求又很大大的情况况下，这这种燃油油有广阔阔的市场场前景。2 技术指指标整个加工过过程无污污染排放放，废物物全价利利用。功功能性碳碳黑填料料细度控控制严格格，干法法加工可可高达110000 目以以上，产产品活化化率900%以上上，能够够在橡胶胶制品中中使用。

24、原料要求：各种废废轮胎、废废橡胶、橡橡胶制品品生产边边角料。(四)、微微晶二元元胶凝材材料（凝凝石）及及其清洁洁制备技技术1 成果简简介 资源源短缺、环环境恶化化是当今今人类社社会面临临的两大大难题，走走可持续续发展的的道路已已成为未未来发展展的战略略目标。水水泥不仅仅是人类类建筑文文明的物物质基础础，又是是造成目目前资源源、能源源过度消消耗、环环境恶化化的主要要原因之之一。同同时，随随着我国国基础工工矿业的的迅猛发发展，工工矿业固固体排放放物逐年年增加，而而由于其其利用率率低大多多以堆存存处置，给给堆场周周围带来来了严重重的环境境污染。由由于固体体排放物物与胶凝凝材料固固有的共共性，以以固体

25、废废弃物为为主要原原料开发发新一代代绿色胶胶凝材料料将是解解决目前前这一系系列问题题的最为为有效的的途径。基于此思想应运而生的凝石技术是依据大地成岩理论和自然界相容原理，以主体和配体的二元组分设计和结构设计为核心，初步形成的硅铝基胶凝材料理论体系与技术体系。凝石是以各类固体废弃物为主体（掺量可以大于95%），由天然资源经过简单加工制成的成岩流体为配体（掺量可以小于5%），通过主体、配体二元匹配仿地成分设计，经过简单的磨细混匀过程制备成的胶凝材料。凝石技术研究项目于2003年被纳入了863计划研究项目，经过两年多的研究工作，主要在以下3个方面取得了突破性进展： （1） 在理论方面 建立了原创性的

26、仿地成岩的凝石理论体系框架，创建了具有自主知识产权的微晶二元胶凝材料（凝石）清洁生产技术体系。研制出适合多种工业固体废弃物的相应成岩剂；提出了“二元化”优化匹配设计思想和技术路线，采用低能耗、无污染的“一磨”清洁制备工业模式，符合我国循环经济的可持续发展要求，具有优异的资源环境效益和显著的经济效益。 （2） 在产业化方面 在产业化方面，形成了一套完整的具有我国自主知识产权的胶凝材料清洁生产工艺体系。已经建成了3条年产总产量达90万吨的凝石生产线，凝石原料中固体废弃物用量可达95%以上，能耗为同标号水泥的30%50%，生产成本则降低30%以上，并且不排放任何大气污染物。生产出的凝石产品质量稳定、

27、性能优良，并制定了相应的企业标准。 （3） 在应用方面凝石已成功地应用于道路、基础处理、房屋及凝石混凝土制品等工程，在相关领域地应用前景广阔。(五)、CCu(IIn,GGa)SSe2 薄膜太太阳能电电池1 成果简简介太阳能作为为一种清清洁的、没没有任何何污染的的能源越越来越受受到和引引起世界界各国的的关注和和极大的的兴趣。各各种光电电转化效效率高而而且器件件制作成成本低廉廉的薄膜膜太阳电电池呼之之欲出。最最初人们们利用单单晶硅片片制作太太阳能电电池模块块，再由由大量的的模块组组装成太太阳能电电池板。单单晶硅太太阳能的的光电转转换效率率得到很很大的提提高，最最高的达达到244，这这是目前前所有种

28、种类的太太阳能电电池中光光电转换换效率最最高的。但但是单晶晶硅太阳阳能电池池的制作作成本很很大，以以致于它它还不能能被大量量广泛和和普遍地地使用。科科学工作作者随后后又研究究和开发发了多晶晶硅太阳阳能电池池，从制制作成本本上来讲讲，比单单晶硅太太阳能电电池要便便宜一些些，但是是多晶硅硅太阳能能电池的的光电转转换效率率则要降降低不少少，此外外，多晶晶硅太阳阳能电池池的使用用寿命也也要比单单晶硅太太阳能电电池短。因因此，从从性能价价格比来来讲，单单晶硅太太阳能电电池还略略好。经过多年的的探索，人人们将注注意的目目光转向向薄膜太太阳能电电池板。从从总体上上讲，这这种类型型的太阳阳能电池池是由具具有不

29、同同功能和和作用的的一系列列薄膜组组成，并并经过连连线等工工艺，制制作成为为太阳能能电池板板，其最最大的优优点是工工艺过程程大大简简化，制制作成本本大大降降低。对薄膜太阳阳能电池池的研究究主要是是从800 年代代开始，科科技工作作者一直直在致力力于提高高薄膜太太阳能电电池板的的光电转转化效率率和器件件的使用用寿命。从从使用的的材料来来讲，大大部分的的研究者者都是把把硅作为为最基本本的材料料，也就就是说沉沉积多层层的不同同导电类类型多晶晶硅薄膜膜或非晶晶硅薄膜膜，形成成单一的的p-nn 结或或多个pp-n 结，以以达到增增加太阳阳能的光光电转化化效率。这这些硅基基薄膜太太阳能电电池在使使用时，也

30、也发现有有较为严严重的光光辐射引引致性能能衰退效效应（SStaeebleer-WWronnskii Efffecct：简简称SWWE效应应），到到目前产产品稳定定的光电电转换效效率为11113。美国从800 年代代初期开开始生产产上述薄薄膜太阳阳能电池池，用于于家庭供供电以及及地面电电站的小小区域供供电，在在84 年955 年间间，这种种薄膜太太阳能电电池的平平均年增增长率为为15，已已经建成成的地面面电站总总容量为为17 兆瓦。薄薄膜太阳阳能在日日本的研研究和发发展也是是非常有有基础的的。其发发展水平平与美国国相当。在在德国，已已经建成成了世界界上第一一座全太太阳能能能源（包包括电能能和热能能）供应应的建筑筑，尽管管在目前前，这幢幢建筑的的象征和和示范意意义还大大于经济济意义，但但是，却却具有潜潜在的重重大的经经济和社社会意义义。近十年来，研研究者发发现有一一些化合合物半导导体材料料适于作作太阳能能光电转转化薄膜膜。例如如CdSS, CCdTee; IIII-V化合合物半导导体：GGaAss, AAlP In